Beelden: NASA, ESA, CSA, and STScI

De ruimtevaartorganisaties uit de Verenigde Staten (NASA), Europa (ESA) en Canada (CSA) hebben de eerste reeks beelden vrijgegeven van de James Webb Space Telescope (JWST). De portfolio van deze infraroodtelescoop bestaat uit een groepsfoto van sterrenstelsels, een kiekje van de atmosfeer van een exoplaneet, de pufjes van een stervende ster, een kosmische dans van sterrenstelsels en kosmische kraamkliniek. De kwaliteit van de beelden lost de hooggespannen verwachtingen helemaal in en maakt het lange wachten de moeite meer dan waard.

‘Elk beeld is een nieuwe ontdekking. Elk beeld zal de mensheid een perspectief op het heelal bieden die we nooit eerder ervaren hebben.’ NASA-directeur Bill Nelson kan zijn geluk niet op met de eerste beelden van de JWST. Afgelopen nacht kregen we als voorproefje de foto van de sterrenstelsels, intussen zijn ook de vier andere initiële plaatjes van de vrijgegeven.

En telkens is het resultaat adembenemend: stuk voor stuk haarscherpe opnames. Laten we ze even van naderbij bekijken.

JWST’s eerste plaatje

Het plaatje met de sterrenstelsels toont SMACS 0723, een cluster van sterrenstelsels in het sterrenbeeld Vliegende Vis in het zuidelijk halfrond. Het toont de sterrenstelsels zoals ze er zowat 4,6 miljard jaar geleden uitzagen. Maar het beeld bevat ook nog een heleboel andere, voornamelijk oudere sterrenstelsels. De streperige objecten zijn zichtbaar dankzij een speciaal effect dat uit de relativiteitstheorie volgt: gravitatielenzen. Daarbij wordt licht van verder gelegen sterrenstelsels zichtbaar gemaakt door de gravitatiewerking van dichterbij gelegen sterrenstelsels. Het beeld bevat ook sterrenstelsels van 13 miljard jaar geleden, ontstaan kort na het ontstaan van het heelal.

Ondanks de enorme wirwar van sterrenstelsels toont dit beeld slechts een minieme fractie van het heelal. Bill Nelson: ‘Deze afbeelding omvat een deel van het heelal ter grootte van een zandkorrel op armlengte.’

Overigens zijn de kleuren in alle beelden van de JWST niet levensecht. De telescoop meet immers infrarode straling en geen zichtbaar licht. Maar de kleuren corresponderen wel eenduidig met golflengtes in het infrarood, zodat de inkleuring helemaal verantwoord is.

Om een idee te geven van de kwaliteitsverbetering die de JWST ons schenkt, kan je op de foto hieronder het verschil in kwaliteit zien met een opname die de Hubble Space Telescope (HST), de voorganger van de JWST, maakte van hetzelfde stukje van de hemelbol.

Een cluster van sterrenstelsels in het sterrenbeeld Vliegende Vis in het zuidelijk halfrond. Links het beeld van de HST, rechts die van de JWST. De sterrenstelsels zijn zowat 4,6 miljard jaar oud.

Waterdamp in de atmosfeer van een exoplaneet

Een van de voordelen van de lange vertraging op de ontwikkeling van de JWST is dat we nieuwe prioriteiten kunnen toevoegen. De studie van exoplaneten stond in de oorspronkelijke planning niet op het verlanglijstje, nu des te meer. Het was dan ook meteen duidelijk dat er een exoplaneet in de portoflio zou zitten. En ja, hoor, foto nummer twee toont de atmosfeer van de exoplaneet WASP-96 b, een hete gasreus die erg dicht bij de moederster staat.

Het gaat meer bepaald om een transmissiespectrum. Daarbij vergelijk je het spectrum dat je verkrijgt wanneer de exoplaneet voorbij de ster schuift met het spectrum dat je verkrijgt wanneer de exoplaneet naast of achter de ster staat. Elk meetpunt (wit bolletje) op de grafiek staat voor sterlicht van een bepaalde golflengte dat in een zekere mate geabsorbeerd wordt door de atmosfeer van de exoplaneet. Zo kan je de chemische samenstelling van de atmosfeer van de exoplaneet meten.

In het geval van WASP-96 b zit er duidelijk waterdamp in de atmosfeer. Al hoef je nog niet meteen weg te dromen: met een temperatuur van zowat 725°C biedt deze exoplaneet niet meteen een gastvrije omgeving.

Een prachtige doodstrijd

De volgende in de rij is NGC 3132, ook wel bekend als de Zuidelijke Ringnevel. Deze planetaire nevel op zowat 2.500 lichtjaar van ons illustreert de doodstrijd van een ster, die reeds minstens acht pufjes van gas en stof heeft uitgestoten. De heldere ster in het midden is een jonger exemplaar dat mantelzorg verleent aan de stervende ster. Deze laatste is iets minder goed te zien (linksonder).

De planetaire nevel zal geen lang leven beschoren zijn: de wolken zullen uitdijen en de interstellaire ruimte verrijken met het uitgestoten materiaal.

Het Kwintet van Stephan

Het Kwintet van Stephan, iets minder welluidend ook HCG 92 genoemd, is een groep van vijf sterrenstelsels die zich in het sterrenbeeld Pegasus ophoudt. Eigenlijk zouden we het eerder over een kwartet moeten hebben, want het meest linkse sterrenstelsel staat veel dichterbij ons en doet niet mee aan de kosmische dans van de vier andere.

Het nooit eerder vertoond niveau van detail is het resultaat van een technisch huzarenstukje. Het beeld bestaat uit 150 miljoen pixels en is samengesteld uit een duizendtal aparte beelden. Het interessante aan HCG 92 is dat de interactie tussen de vier sterrenstelsels stervorming uitlokt in elk van de sterrenstelsels. Sterrenkundigen gaan ervan uit dat er in het vroege heelal veel vaker dicht opeen gepakte sterrenstelsels voorkwamen, zodat de studie van HCG 92 tevens meer inzicht kan verschaffen in de evolutie van sterrenstelsels in het vroege heelal.

Op kosmische kraambezoek

Nee, dit is geen berglandschap, maar het stervormingsgebied NGC 3324, gelegen in het noordwesten van de Carinanevel (zuidelijk halfrond) en op zowat 7.600 lichtjaar van ons verwijderd. De JWST levert detailinformatie die tot een beter begrip van het proces van stervorming zal leiden.

Werk aan de winkel

Deze eerste reeks van beelden komt een dik half jaar na de succesvolle lancering van de JWST op 25 december 2021. De eerste maanden moest de ruimtetelescoop koers zetten naar zijn bestemming – het Lagrangepunt L2 op ongeveer anderhalf miljoen kilometer van de aarde. Vervolgens moest het gevaarte het zonneschild ontvouwen en vervolgens de primaire spiegel van 6,5 meter. Even was er nog een paniekmomentje toen de telescoop in mei belaagd werd door een storm van micrometeoroïden, maar vandaag luidt het ‘eind goed, al goed’.

Met deze geslaagde eerste beelden groeit het vertrouwen dat de JWST zal slagen in haar missie en ons begrip van de structuur van het heelal, de evolutie van sterrenstelsels, het ontstaan van sterren en het proces van planeetvorming bijsturen en verdiepen.

Terwijl wij genieten van de prachtige plaatjes, kan voor sterrenkundigen het echte werk nu beginnen.